Die Schlacht fand am 27. August 1626 in der Ebene des Lutterbeckens, einem flachen Gelände südwestlich von Lutter am Barenberge, statt. In älteren Überlieferungen wird das Datum des 17. August genannt, was auf den alten, Julianischen Kalender zurückzuführen ist. Der Kampf begann morgens um 10 Uhr durch einen Angriff von drei schweren Kavallerieregimentern der Kaiserlichen unter Duffour. Um 11 Uhr eröffnete die kaiserliche Batterie das Feuer und ein weiteres Kavallerieregiment griff die dänische Batterie an. Dem Angriff folgte die Infanterie. Die dänische Batterie und die dänische Reiterei unter dem Befehlshaber der Vorhut von General Hans Philipp von Fuchs von Bimbach schlugen den Angriff zurück. Daraufhin starteten die Dänen ihren Gegenangriff zur kaiserlichen Batterie, der durchschlagenden Erfolg hatte. Tilly persönlich hielt seine fliehenden Söldner auf und führte sie nach dem Sammeln wieder an. Er erkannte die Gefahr des Durchbrechens und führte frühzeitig Reserven heran. Als die kaiserliche Reiterei eingriff und im Reitergefecht die dänischen Generäle Graf Solms und Landgraf Philipp von Hessen fielen, kam es zur Flucht der Dänen. Damit erlitten die Dänen bereits in der ersten Phase der Schlacht eine Niederlage auf ihrem rechten Flügel.

West

Südost

Nordost

Ost

Die 2. Phase spielte sich auf dem linke Flügel der Dänen ab. Hier zog der dänische Oberbefehlshaber König Christian IV. Truppen ab, da er Nachricht vom rückwärtigen Herannahen der Truppen Wallensteins erhalten hatte. In diesem Moment griffen zwei kaiserliche Regimenter an, was die dritte Phase der Schlacht einleitete. Die angeschlagenen Dänen konnten dem Angriff nicht widerstehen und das Heer löste sich in Panik auf. Ein Teil der Infanterie floh in die Burg Lutter im nahen Lutter am Barenberge und richtete sich auf Verteidigung ein. Die Kaiserlichen schlossen den Ort ein und beschossen ihn. Die 2.000 eingeschlossenen Dänen kapitulierten und kamen in Gefangenschaft. Nach gewonnener Schlacht machten Tillys Söldner, vor allem Kroatische Reiter, Jagd auf verwundete und geflüchtete Dänen. Bis in die Nacht dauerte die Verfolgung an, bei der gemäß Tillys Befehl ohne Pardon getötet wurde. Auch die Trosse der Dänen wurden verfolgt und geplündert. Auf dem Schlachtfeld wurden 20 Kanonen erbeutet. In der letzten Phase der Schlacht hatte der Dänenkönig 300 adlige Reiter um sich gesammelt. Mit einem Haufen Reiterei von etwa 50 Männern gelang ihm die Flucht. Er kehrte an seinen Hof in Stade zurück, wo er etwa einen Monat später ankam.